BAB III PERANCANGAN Prototipe Smart Urinal sebagai salah satu sarana Medical Check Up meliputi dua Perancangan yaitu perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Pembahasan perangkat keras meliputi perancangan mekanik alat dan modul elektronik sedangkan perancangan perangkat lunak meliputi perancangan pemograman. 3.1 Blok Diagram Pada perancangan alat prototipe Smart Urinal sebagai sarana alat Medical Check Up terlebih dahulu merencanakan dengan blok diagram yang akan menjadi kerangka acuan dalam pembuatan alat aplikasi sesuai dengan yang diinginkan dengan menggunakan 2 sensor input yaitu sensor ph dan RFID. Adapun blok diagram dari sistem tersebut adalah terdapat pada Gambar 3.1. 34
35 Input Output RFID LCD SENSOR ph ARDUINO MEGA MOTOR SERVO KRAN BALL VALVE RELAY POMPA AIR BERSIH Gambar 3.1 Blok Diagram Pada peracangan blok diagram diatas menggambarkan bahwa secara garis besar sistem terbagi dalam tiga bagian, yaitu masukan (input), proses data/program, dan keluaran (output). Bagian masukan (input) yaitu RFID dan sensor ph. Sementara untuk keluaran (output) terdiri dari Display LCD, pompa air, motor cervo, kran ball valve. Mikrokontroller Atmega 2560 digunakan sebagai kontrol utama untuk mengolah program data. Fungsi dari diagram blok rangkaian di atas adalah sebagai berikut : 1. Arduino Mega
36 Arduino Mega berfungsi sebagai sistem kontrol dari semua rangkaian. 2. Pompa Air Pompa Air berfungsi sebagai menyalurkan air bersuh untuk membersihkan urinoir. 3. RFID RFID berfungsi sebagai input alat untuk menginisialkan air seni pasien saat melakukan kerja rangkaian Smart Urinal. 4. Sensor ph Sensor ph berfungsi sebagai input untuk mendeteksi kadar ph air seni pasien sesuai yang ditentukan. 5. LCD LCD (Liquid Crystal Display) berfungsi sebagai output untuk menampilkan display berupa karakter karakter. 6. Relay Relay berfungsi sebagai output untuk kontrol saklar pada pompa air. 7. Motor servo Motor servo berfungsi sebagai penggerak pada kran pembuangan urinoir. 8. Kran Ball Valve Kran Ball Valve berfungsi sabagai penahan keluarnya air dan membuangnya air pada urinoir.
37 3.1.1 Sistem Kerja Pada Alat Perangkat ini bekerja dengan beberapa tahapan : 1. RFID akan membaca inisial pada pasien yang akan membuang air aeninya pada urinoir. 2. Sesnsor ph akan memberikan hasil pembacaan air seni pada arduino. 3. Arduino memberikan perintah ke LCD untuk menanyangkan hasil dari pembacaan data yang dilakukan oleh sensor ph dan RFID. 4. Barulah pompa air akan menyirami hasil kotoran urin tersebut dengan air bersih untuk dibersihkan. 5. Motor servo menggerakan kran ball valve untuk menampung dan membuang air urin. 3.2 Perancangan Alat Dalam perancangan alat prototipe Smart Urinal sebagai salah satu sarana Medical Check Up ini menggunakan bahan limbah rumah yang masih bisa digunakan, mulai dari urinoirnya menggunakan galon dan breket urinoir menggunakan kayu kaso. 3.2.1 Kerangka Smart Urinal Dalam simulasi ini kerangka Smart Urinal. Urinoir dirancang menggunakan galon yang mudah didapat dan untuk breket menggunakan kayu kaso. Desain dengan menggunakan AutoCAD terdapat pada Gambar 3.2.
38 Gambar 3.2 Desain Kerangka Alat 3.3 Perancangan Elektrik Dalam perancangan elektrik pada Smart Urinal sebagai sarana alat Medical Check Up, selain menggunakan Arduino Mega sebagai kontrol utama, juga menggunakan komponen lain sebagai komponen pendukung. 3.3.1 Rangkaian Input RFID (Radio-frequency identification) RFID atau Radio Frequency Identification adalah teknologi yang menggunakan gelombang radio untuk mengidentifikasi manusia atau objek secara otomatis. Metode yang paling sering digunakan adalah untuk
39 menyimpan serial number yang menunjukkan identitas seseorang atau benda, pada sebuah microchip yang disertakan pada antena (chip dan antena adalah RFID trans ponder atau sebuah tag RFID). Melalui antena, chip mentransmisikan informasi identifikasi kepada reader. Kemudian reader mengubah pantulan gelombang radio dari tag RFID kedalam informasi digital yang dapat dilewati pada komputer yang akan menggunakannya, seperti terlihat pada Gambar 3.3. dibawah ini. Gambar 3.3 RFID dengan Arduino Mega Pada sensor ini reader RFID memiliki 8 kaki yaitu : SS, SCK, MOSI, MISO, IRQ, GROUND, RST, VCC. Namun dari 8 kaki tersesbut hanya digunakan 7 kaki saja, yang tidak digunakan ada pada kaki IRQ. 3.3.2 Rangkaian Input Sensor ph Sensor sensor ph digunakan untuk mendeteksi kadar air seni yang terdapat dalam tubuh pasien. Sensor ini memiliki 1 keluaran, dimana tegangan keluaran akan berubah sesuai dengan perubahan kadar air seni dalam tubuh pasien. Sensor ph ini berupa inputan analog, sensor ph
40 memiliki 3 kaki, kaki yang untuk ke VCC, data dan ground. Pada rangkaian prototype ini sensor ph dihubungkan ke kaki A0 pada arduino mega dan menjadi inputan. Rangkaiannya dapat dilihat pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Arduino dan Sensor ph 3.3.3 Rangkaian Output LCD, Servo dan Pompa Air Rangkaian output ini terdiri dari LCD, servo dan pompa air yang akan di kirim perintah oleh arduino untuk menjalankan tugasnya sebagai output dari rangkaian pada alat tugas akhir ini. Simulasi rangkaian output dapat dibuat pada software fritzing seperti pada Gambar 3.5. Gambar 3.5 Rangkaian Output LCD, Pompa Air dan Servo
41 3.3.4 Rangkaian Keseluruhan Mikrokontroler yang di gunakan pada tugas akhir ini adalah arduino mega. arduino ini terhubung dengan adaptor sebagai inputan dayanya. pada arduino ini terhubung komponen elektronika RFID, Sensor ph, LCD, motor servo dan Relay untuk mengontrol pompa air melalui pin - pin yang terdapat di arduino. mikrokontroler arduino terdapat pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Pin pin Terhubung Pada Arduino Mega Berikut adalah penjelasan pin pin arduino mega yang terhubung pada komponen elektronik. Pin pin arduino mega yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.1.
42 Tabel 3.1 Pin pin Arduino Mega yang Digunakan Nama SENSOR ph LCD (SDA) LCD (SCL) RELAY (Pompa Air) Motor Cervo Pin arduino A0 D21 D22 A13 D9 RFID (SS) (SCK) (MOSI) (MISO) (RST) D7 D52 D51 D50 D6 3.4 Pemrograman Pemrograman pada umumnya dilakukan pada tahap akhir, setelah perancangan mekanik dan elektrik terselesaikan. Karena dalam proses pemrograman pada umumya programer melakukkan dengan cara uji coba. Sehingga untuk melakukannya komponen perangkat harus dapat dioprasikan. Pemrograman adalah memasukkan suatu informasi atau kode-kode (coding) kedalam suatu mikrokontroler. Dimana diharapkan alat dapat beroperasi sesuai dengan kemauan pemiliknya atau perencanaan awal sebelum dibuat.
43 3.4.1 Pemrograman Sensor ph dan LCD Program sensor ph dimasukan sebagai inputan pada alat tugas akhir ini, sensor di program untuk melihat nilai data yang didapat oleh sensor, lalu ditampilkan pada sebuah layar LCD untuk mengetahui kepada si pengguna agar dapat mengetahui berapa besaran nilai ph yang diperoleh dari air seni tersebut. Sebagai hasil programnya dapat dilihat sebagai berikut : #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2); #define SensorPin 0 unsigned long int avgvalue; float b; int buf[10],temp; void setup() lcd.begin(); Serial.begin(9600); Serial.println("Hasil Pengukuran"); lcd.setcursor(0,0); lcd.print("hasil Pengukuran"); void loop() for(int i=0;i<10;i++) buf[i]=analogread(sensorpin); delay(10); for(int i=0;i<9;i++) for(int j=i+1;j<10;j++) if(buf[i]>buf[j]) temp=buf[i]; buf[i]=buf[j]; buf[j]=temp; avgvalue=0; for(int i=2;i<8;i++) avgvalue+=buf[i]; float phvalue=(float)avgvalue*5.0/1024/6; phvalue=2.1*phvalue+0.1; Serial.print(" ph:"); Serial.print(phValue,2);
44 Serial.println(" "); lcd.setcursor(0,1); lcd.print("ph:"); lcd.setcursor(4,1); lcd.print(phvalue,2); delay (1000); 3.4.2 Pemrograman RFID Program RFID pada arduino digunakan untuk mendapatkan data pasien sebagai inisialisasi pada air seni pasien, cara kerja RFID berfungsi sebagai input data yang diperintahkan oleh arduino mega. Program RFID sebagai berikut : #include <SPI.h> #include <MFRC522.h> #include <Wire.h> // i2c Conection Library #define RST_PIN 9 #define SS_PIN 10 char val; MFRC522 mfrc522(ss_pin, RST_PIN); MFRC522::MIFARE_Key key; void setup() lcd.begin(); pinmode(8, OUTPUT); Serial.begin(9600); while (!Serial); SPI.begin(); mfrc522.pcd_init(); for (byte i = 0; i < 6; i++) key.keybyte[i] = 0xFF; void Nama () MFRC522::MIFARE_Key key; for (byte i = 0; i < 6; i++) key.keybyte[i] = 0xFF; if (! mfrc522.picc_isnewcardpresent()) return; if (! mfrc522.picc_readcardserial()) return; Serial.print(F("Card UID:")); Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[0]); if (mfrc522.uid.uidbyte[0] == 100)
45 no_reg = 1; nama = Abi ; no_count = no_count + 1; Serial.println("humairoh"); Serial.println("Tn.Abi "); else if (mfrc522.uid.uidbyte[0] == 164)// adi no_reg = 2; nama = Adi; no_count = no_count + 1; Serial.println("humairoh"); Serial.println("Tn.Adi "); else if (mfrc522.uid.uidbyte[0] == 213) no_reg = 3; nama = Sri ; no_count = no_count + 1; Serial.println("humairoh"); Serial.println("Ny.Sri "); 3.4.3 Pemograman Motor Servo Program motor servo berfungsi sebagai output yang bekerja setelah sensor ph, motor servo bertujuan untuk membuka keran agar urine hasil pengukuran dapat dibuang. Sebagai hasil programnya terdapat pada dibawah ini : #include <Servo.h> Servo servomain; void setup() servomain.attach(10); void loop() servomain.write(0); delay(3500); servomain.write(110); delay(5000);
46 3.4.4 Pemrograman Pompa Air Dengan Relay Program pompa air berfungsi sebagai output yang bekerja setelah sensor ph. pompa air bertujuan untuk membersihkan hasil urine pada urinoir agar sensor ph dapat mengukur urine dengan efektif kembali. Sebagai hasil programnya terdapat pada dibawah ini : int pompaairpin = 7; void setup() pinmode(solenoidpin, OUTPUT); void loop() digitalwrite(solenoidpin, HIGH); delay(1000); digitalwrite(solenoidpin, LOW); delay(1000); 3.5 Flowchart Untuk Flowchart Perancangan Alat Prototipe Smart Urinal sebagai sarana alat Medical Check Up ditunjukan pada Gambar 3.7.
47 Gambar 3.7 Flow Chart Berdasarkan flowchart diatas ada dua bagian masukan ( input ) dan dua keluaran ( Output ) yang terdiri dari : 1. Program input RFID yang telah terintegrasi dengan arduino mega 2560. Tujuannya untuk memberikan sebuah inisial pada urin pasien.
48 2. Program input Sensor ph diperoleh berdasarkan kalibrasi yang dilakukan arduino mega 2560 yang kemudian akan mendapatkan data hasil pengolahan. 3. Program output Relay dan Servo merupakan hasil pengolahan data yang telah dilakukan arduino mega 2560.